3 zadania dla narzędzi do pomiaru mocy w nowoczesnym UPS

Celem zasilaczy bezprzerwowych (UPS) jest ochrona krytycznego sprzętu podczas poważnej przerwy w dostawie prądu z zasilaniem bateryjnym. Jednocześnie funkcja pomiaru zużycia energii jest tylko jedną z wielu dostępnych w nowoczesnych zasilaczach UPS klasy enterprise.

Dlaczego zasługuje na osobny artykuł? Przyjrzyjmy się — i dowiedzmy się, ilu awariom można zapobiec, stale mierząc zużycie energii przez każde gniazdo UPS.

Wyniki pomiarów: na ekranie, w sieci lokalnej iw chmurze

Najpierw wyjaśnijmy, w jaki sposób użytkownicy — w organizacjach jest to inżynier operacyjny lub administrator systemu — mogą odczytywać odczyty obciążenia na wyjściach UPS.

Źródło może wyświetlać te wartości użytkownikowi na trzy sposoby: wyświetlać je na wbudowanym monitorze (wszystkie zasilacze UPS klasy korporacyjnej są wyposażone w małe monitory serwisowe), przesyłać je przez sieć lokalną lub wyświetlać na specjalnym stronie internetowej producenta UPS. To drugie nazywa się monitorowaniem chmury.

Pierwsza metoda jest stosowana dość rzadko — poza momentem wstępnego podłączenia obciążenia do UPS: podłączyliśmy komputer, drukarkę, sprzęt sieciowy itp., spojrzeliśmy na monitor — jeśli pobór prądu jest w normie, chodziliśmy nasza sprawa.

Na zdjęciu: przykładowe ekrany zdalnego monitorowania UPS na komputerach stacjonarnych i urządzeniach mobilnych.

Ponadto zadanie monitorowania zużycia energii przez obciążenie przechodzi na specjalne oprogramowanie (oprogramowanie), które automatycznie zgłasza krytyczne zdarzenia zasilania za pośrednictwem poczty elektronicznej, SMS-ów lub wiadomości push. W tym celu UPS jest wyposażony w kartę sieciową i podłączony do lokalnej sieci przedsiębiorstwa.

Przykładem takiego oprogramowania jest Intelligent Power Manager firmy Eaton. Nawiasem mówiąc, prawie wszyscy producenci UPS mają narzędzia programowe do zdalnego monitorowania zużycia energii, a takie oprogramowanie jest dostępne na rynku od ponad dekady.

Wśród nowości, które w 2020 roku przyniosła pandemia, znalazł się chmurowy monitoring zużycia energii oraz stanu wszystkich UPS-ów w sieci korporacyjnej.

Pomysł jest prosty: zdalny administrator systemu nie może chodzić po obiekcie i sprawdzać monitorów UPS — a często nawet nie może przyjść do swojego biura, chyba że jest to absolutnie konieczne. Ale za pomocą technologii Internetu Rzeczy (IoT) możliwe jest wyświetlanie odczytów UPS na specjalnej stronie internetowej, gdzie administrator systemu może w każdej chwili obejrzeć z komputera lub smartfona (lub przeglądać te informacje za pośrednictwem aplikacji mobilnej).

Oprogramowanie do monitorowania w chmurze, oprócz wyświetlania odczytów z UPS, czujników temperatury i innych „inteligentnych” urządzeń, może wysyłać komunikaty alarmowe o awariach i wypadkach, a także wyświetlać zaawansowaną analizę danych — o stanie baterii wszystkich UPS, całkowitym zużyciu energii, napięcie sieciowe, temperatura wewnątrz UPS i w pomieszczeniach biurowych itp.

Monitorowanie w chmurze jest obecnie oferowane tylko przez czołowych producentów zasilaczy UPS klasy korporacyjnej — na przykład PredictPulse firmy Eaton i APC SmartConnect firmy Schneider Electric.

Przejdźmy teraz bezpośrednio do zadań, które są rozwiązywane poprzez ciągły pomiar zużycia energii przez obciążenia UPS.

Zadanie nr 1: oblicz czas zasilania rezerwowego

Jeśli jeździsz samochodem, to zapewne znasz taki parametr na desce rozdzielczej, jak szacunkowa odległość, jaką można przejechać na paliwie pozostałym w baku. Czasami te liczby są krytyczne — na przykład, jeśli musisz dostać się na stację benzynową w obszarze, w którym jest niewiele stacji benzynowych.

Podobne zadanie spełnia funkcja pomiaru zużycia energii UPS — podsumowuje obciążenie na każdym gniazdku i informuje użytkownika, jak długo komputer podłączony do UPS lub np. sprzęt medyczny lub przemysłowy może pracować na zasilaniu bateryjnym w przypadku przerwa w zasilaniu zewnętrznym. Dodatkowo obliczenie to zostanie wykonane tak dokładnie, jak to możliwe, w oparciu o aktualny poziom naładowania baterii UPS.

Czas pracy zasilacza bateryjnego zależy bezpośrednio od poboru mocy obciążenia. Ogólnie rzecz biorąc, gdy obciążenie zmniejsza się o połowę, czas pracy potraja się.

Wiele zasilaczy UPS klasy korporacyjnej umożliwia podłączenie do urządzenia dodatkowych modułów bateryjnych, ale jest ważna cecha: dodanie akumulatorów do UPS może wydłużyć czas ładowania akumulatorów, ale nie zwiększa mocy znamionowej UPS - jest ustawić zgodnie z charakterystyką elektroniki za pomocą bloków, a nie pojemności baterii.

Na rysunku przykładowe ekrany zasilaczy UPS (tutaj: Eaton 5PX) ze wskazaniem mocy obciążenia, poziomu naładowania baterii oraz wyboru segmentu wyjściowego.

Najczęściej stosowanymi akumulatorami w zasilaczach UPS są akumulatory VRLA (Valve Regulated Lead Acid), znane również jako konserwacyjne. Producenci zalecają dobór mocy zasilacza UPS do obciążenia tak, aby był ładowany mocą o nie więcej niż 75%.

Baterie starzeją się i tracą pojemność z upływem czasu, a monitoring w chmurze (np. monitoring przez sieć lokalną) pozwala z czasem zauważyć, że pojemność baterii spadła do niedopuszczalnie niskiego poziomu. Oprogramowanie monitorujące automatycznie śledzi takie incydenty i informuje z wyprzedzeniem, kiedy zbliża się czas wymiany baterii.

Jest to ważne przy zasilaniu serwerów, gdzie płynne zamknięcie wszystkich programów wymaga co najmniej kilku minut. Jeśli bateria jest stara, UPS wyłączy się przed zakończeniem programów i może dojść do utraty cennych danych.

Nowoczesne modele zasilaczy UPS klasy korporacyjnej, na przykład Eaton 5P/5PX, pozwalają administratorowi nie tylko monitorować poziom zużycia energii w zasilaczu UPS, ale także zarządzać obciążeniem w zasilaniu bateryjnym z sieci, wyłączanym głównie na czas -niezbędny sprzęt.

Zadanie 2: zidentyfikować przeciążony i niedociążony zasilacz UPS

Drugim zadaniem pomiaru zużycia energii jest zapobieganie sytuacji, w której jedne zasilacze UPS są przeciążone, a inne pozostają niedociążone. Przeciążenie UPS jest zwykle spowodowane dwoma przyczynami:

1) w celu ochrony zasilania odbiorników wybrano zasilacz UPS o niewystarczającej mocy znamionowej (na przykład obciążenie w zakresie 700-1100 V·A jest podłączone do zasilacza UPS·A 1000 V, aby moc znamionowa była okresowo przekraczane);

2) niewykwalifikowany personel podłączył do UPS więcej urządzeń niż pierwotnie obliczono (możliwy przypadek - sprzątający podłączył potężny profesjonalny odkurzacz do najbliższego gniazdka, które zobaczył obok siebie, a to gniazdo pochodziło z UPS).

W przypadku przeciążenia zasilacz UPS klasy korporacyjnej dąży do maksymalizacji wydajności chronionego sprzętu i wysyła sygnał alarmowy przez sieć do urządzenia mobilnego administratora systemu.

Ponadto, ponieważ chroniony sprzęt pobiera więcej energii niż UPS jest przeznaczony, UPS przekazuje obciążenie bezpośrednio do sieci za pomocą adaptera zwanego „bypassem”.

Następnie, w zależności od logiki w UPS, bypass może pozostać włączony przez chwilę, czekając na normalizację obciążenia. Jeśli tak się nie stanie, a przeciążenie będzie się utrzymywać, UPS wyłączy się całkowicie i odetnie obciążenie.

Na rysunku przedstawiono ręczną instalację trybu pracy UPS, poprzez monitor serwisowy źródła

Zadaniem administratora jest stałe monitorowanie sytuacji w przedsiębiorstwie pod kątem ewentualnego przeciążenia niektórych zasilaczy UPS poprzez zdalny monitoring.Jeżeli obciążenie któregoś z UPS-ów jest zbliżone do zalecanego maksimum, wówczas administrator pisze wniosek o zakup i instalację UPS-a o większej mocy lub przenosi obciążenie do innego, mniej obciążonego UPS-a, prowadząc prace wyjaśniające wśród pracowników.

Zadanie nr 3: Obserwacja zwarcia lub przerwy w obwodzie obciążenia

Z reguły UPS służy do ochrony zasilania urządzeń elektronicznych, które mają własne zasilanie. Czasami w zasilaczach takich urządzeń (serwerów, routerów, drukarek itp.) dochodzi do awarii i zwarcia.

W takim przypadku UPS natychmiast wyłącza takie obciążenie i generuje alarm, zarówno lokalnie z sygnałem dźwiękowym, jak i jako wiadomość przez sieć lokalną lub do miejsca monitorowania w chmurze. Po odebraniu alarmu podejmowane są działania w celu wyeliminowania alarmu.

Innym przypadkiem jest pojawienie się przerwy w zasilaniu obciążenia. W takim przypadku UPS nie będzie alarmował, ale administrator może zobaczyć tę sytuację na wykresach obciążenia UPS w chmurze (lub poprzez oprogramowanie monitorujące przez sieć lokalną), a także podjąć działania w celu wymiany uszkodzonego zasilacza obciążenia.

Biorąc pod uwagę, że oprócz sprzętu IT, UPSy wykorzystywane są do podtrzymania zasilania sprzętu medycznego i przemysłowego, monitorowanie zwarć i przerw w obwodach obciążenia jest ważne nie tylko dla utrzymania działania oprogramowania i bezpieczeństwa danych komputerowych, ale również dla zdrowia ludzi czy bezproblemowej realizacji procesów produkcyjnych. …

Wniosek

Dzięki zdalnemu monitoringowi (chmura lub sieć lokalna) pomiar zużycia energii w grupach wyjściowych UPS ma duże znaczenie praktyczne, co pozwala na reagowanie na czas w sytuacjach awaryjnych, a także równomierne rozłożenie obciążenia pomiędzy UPS w celu osiągnięcia możliwie najdłuższa żywotność baterii i zwiększenie niezawodności zasilania krytycznych urządzeń...

Zastosowanie zasilacza UPS klasy enterprise o wysokiej sprawności (np. -99% sprawności, jak we wspomnianym Eaton 5PX) oraz zaawansowanych funkcjach serwisowych: oprogramowanie do monitoringu zdalnego/chmury, możliwość podłączenia dodatkowych akumulatorów, automatyczne wyliczanie pozostałej czas ładowania z akumulatorów, dostępność trzypoziomowego oprogramowania do ładowania akumulatorów, co wydłuża żywotność akumulatorów nawet o 50% oraz informowanie personelu o czasie wymiany akumulatorów — pozwala najskuteczniej chronić komputer, sprzęt medyczny i urządzeń przemysłowych w firmach dowolnej wielkości i branży.